《生物试验设计与统计方法》教学大纲
课程名称：生物试验设计与统计方法
课程类别：一级学科基础课
学 时：36学时，2学分
适用对象：生物学一级学科各专业硕士研究生，生态学一级学科各专业硕士研究生
一、课程性质与任务
试验设计是自然科学研究方法论领域中的一个分支学科。正确设计试验方案并对所获调查数据进行科学的统计分析是每个研究工作者必须具备的基本功。应用科学的试验设计方法，可以以最少的人力、物力消耗，取得更多、更好的科研成果。本课程的任务是让学生掌握生物科学研究中试验设计的常用方法与数据分析技术，培养正确的统计思想，正确理解生物科学文献中的常用统计方法与结论。
二、教学重点及难点
本课程重点讲授生物科学研究中各种常用试验设计的原理和方法及相应的统计分析。课程的难点是阐述在实验过程中如何实现误差的最小化和参数的无偏估计，如何进行环境设计和处理设计，各种统计分析的应用条件、步骤及结果解释。
三、教学内容、学时分配及基本要求
第1章：绪论（2学时）
基本要求：了解试验设计在科学研究中的地位、作用及试验设计的主要内容；了解合理制定试验方案的原则，理解试验数据误差的产生及控制途径。
重点：试验方案、试验误差、精确度与准确度
难点：试验效应、互作、试验误差的规律性和层次性
试验设计的概念
生物学试验的特点和要求
试验设计的基本要素
试验误差及控制
试验设计的基本原则
第2章：完全随机设计（6学时）
基本要求：掌握方差分析的基本原理和步骤；掌握单因素及二因素完全随机试验设计及统计分析。
重点：完全随机试验设计及方差分析的方法。
难点：方差分析的各模型的区分，期望均方与F检验的关系。
完全随机设计的分组方法
单因素完全随机设计的统计分析
二因素完全随机设计的统计分析
第3章：随机区组设计（6学时）
基本要求：掌握随机区组设计的原理、特点及设计方法和结果分析。
重点：单因素随机区组设计、多因素随机区组设计。
难点：多因素随机区组设计的模型构成，试验结果的方差分析和多重比较。
随机区组设计的分组方法
单因素随机区组设计的统计分析
多因素随机区组设计的统计分析
第4章：拉丁方设计（4学时）
基本要求：掌握拉丁方设计的方法及统计分析。
重点：拉丁方设计的条件、方法，试验结果的计算与检验。
难点：拉丁方的确定和处理与区组的随机化。
拉丁方设计的概念
拉丁方设计的方法
拉丁方试验结果的统计分析
拉丁方设计的优缺点
第5章：裂区设计（6学时）
基本要求：掌握二裂式裂区试验设计；了解再裂区及条区设计。
重点：二裂式裂区设计的试验布置及统计分析。
难点：裂区试验结果的方差分析。
裂区试验设计概念
裂区试验设计的应用
裂区试验结果的统计分析
第6章：正交试验设计（6学时）
基本要求：掌握正交设计表头形式及设计特点；掌握正交设计方法和结果分析。
重点：正交试验的表头设计、正交试验结果的直观分析和方差分析。
难点：正交试验结果的方差分析。
正交设计的概念及原理
正交表及其特性
正交设计方法
正交试验结果的统计分析
有交互作用的正交设计
第7章：回归设计（10学时）
基本要求：掌握回归正交设计方法及一次回归正交设计的回归系数计算与检验；了解回归旋转设计的条件、方法及统计分析。
重点：回归试验设计的编码水平确定，回归系数计算与检验
难点：编码水平确定，回归方程显著性检验
回归设计的基本概念
一次回归正交设计
二次回归的中心组合设计
二次回归正交设计
二次回归旋转设计
四、教学方法与考核方式
用多媒体课件讲授，突出理论方法与生物学实际应用相结合，讲授过程中演示试验设计的软件实现和试验结果的软件分析过程。
考核方式：闭卷考试（3小时）。
五、教材及主要参考书
1.[美]Douglas C. Montgomery著，傅珏生，张健，王振羽，解燕 译. 实验设计与分析（第6版）. 人民邮电出版社，2009。
2.方开泰，刘民千，周永道. 试验设计与建模. 高等教育出版社，2011。
3.葛宜元 主编. 试验设计方法与Design-Expert软件应用. 哈尔滨工业大学出版社，2015。
4.何为，薛卫东，唐斌 主编. 优化试验设计方法及数据分析. 化学工业出版社，2015。
5.金益 主编. 试验设计与统计分析. 中国农业出版社，2007。
6.李云雁，胡传荣 编著. 试验设计与数据处理（第二版）. 化学工业出版社，2015。